AntarcticGlaciers.org

Vad är en ishylla? | Ishyllans kollaps | Mekanismer för ishyllans kollaps | Ishyllans stöttning | Referenser | Kommentarer

Vad är en ishylla?

Larsens ishylla 2004

Ishyllor är flytande tungor av is som sträcker sig från grundade glaciärer på land. Snö faller på glaciärer som flyter nedströms under gravitation. Ishyllor är vanliga runt Antarktis, och de största är Ronne-Filchner-, Ross- och McMurdo-ishyllorna.

Ishyllor omger 75 % av Antarktis kustlinje och täcker en yta på över 1,561 miljoner kvadratkilometer (ungefär lika stor som Grönlands inlandsis). Ishyllor får sin massa från is som strömmar in i dem från glaciärer på land, från snöackumulering och från frysning av havsis (havsvatten) på deras undersida. De förlorar massa genom kalvning av isberg och grundsmältning vid deras ytterkanter, tillsammans med sublimering och vindavdrift på deras ytor. Ishyllor är viktiga eftersom de spelar en roll för stabiliteten hos det antarktiska istäcket och dess massbalans, och de är viktiga för havsskiktningen och bildandet av bottenvatten, vilket bidrar till att driva den termohalina cirkulationen i världen. Smältning under ishyllorna är ett av de viktigaste sätten för Antarktis istäcke att förlora massa.

På satellitbilden av Prins Gustav ishyllan nedan kan man se att ishyllorna har ett mycket platt utseende. Faktum är att man normalt sett kan avgöra var isen börjar flyta genom ett skarpt brott i lutningen vid grundläggningslinjen. Ishyllor består alltså av is som kommer från snöfall på land, men de ackumulerar också havsis underifrån. Ishyllor skiljer sig därför från havsis, som enbart bildas genom frysning av havsvatten. Du kan se ett exempel från norra Antarktiska halvön nedan. Ishyllan Prins Gustav var belägen mellan Trinityhalvön och James Ross Island. Den kollapsade 1995. Du kan se glaciologiska strukturer på ishyllan, vilket tyder på att den flyter ut från dess biflödesglaciärer. Du kan också se rikligt med smältdammar på ishyllan.

Schematisk teckning av en glaciär som flyter in i en ishylla, som visar grundläggningslinjen och kalvning vid isklippan i kanten av ishyllan. Glaciologiska strukturer i Prince Gustav ishyllan. Landsat 4 TM-bild från 1988. Supraglaciala smältvattensjöar på McMurdo ishylla. Tillhörighet: Neil Glasser. Smältvattensjöar på McMurdo ishylla

Ishyllor runt Antarktis är upp till 50 000 km2 stora och kan vara upp till 2 000 m tjocka. Deras främre ändpunkt är ofta upp till 100 m hög. Ishyllor kalvar med jämna mellanrum stora isberg, vilket är en normal del av deras ablation. Runt Antarktis bildas ishyllor där årsmedeltemperaturen är lägre än -9 °C, och ishyllorna bryts upp i takt med att temperaturen stiger. Kustlinjens geometri är ofta viktig för att avgöra var ishyllor kommer att utvecklas. Ishyllan Larsen bildas till exempel i en fördjupning.

Ice shelf collapse

Flera av ishyllorna runt Antarktis har nyligen kollapsat dramatiskt, i stället för att dra sig tillbaka på ett långsamt och stadigt sätt. Larsen A kollapsade 1995 och Larsen B ishyllan kollapsade som bekant 2002. Den har krympt från 12 000 km2 år 1963 till 2400 km2 år 2010. Under februari 2002 förlorades 3250 km2 genom kalvning och fragmentering av isberg. I figuren nedan kan man se det blå, fläckiga utseendet på ishyllan i 2002 års bild, vilket beror på att djupare blå glaciäris exponerats.

Landsatbilder som visar kollapsen av Larsen-ishyllan. Lägg märke till det blå fläckiga utseendet 2002, vilket beror på exponering av djupt blå is.

Flera ishyllor har nu kollapsat runt den antarktiska halvön (tabell 1). Deras kollaps har gjort det möjligt att borra i sedimenten under ishyllan för att undersöka om dessa kollaps är en del av ett normalt beteende hos ishyllor. Det verkar som om de nordligare ishyllorna, t.ex. ishyllan Prins Gustav, faktiskt tidigare har kollapsat, vilket resulterade i att organismer från öppna havet levde i Prins Gustav-kanalen under en kort period för 5 000 år sedan. Den sydligare Larsen B-isen verkar dock ha förblivit fast under hela holocen. Detta tyder på att vissa trösklar har passerats, och att miljöförändringarna på hela den antarktiska halvön nu överträffar alla tidigare inträffade förändringar.

I videon nedan kan du se en animation av Larsen-isens kollaps med hjälp av Modis-bilder:

Tabell 1. Datum för ishyllans kollaps

Mekanismer för ishyllans kollaps

Det finns flera anledningar till att ishyllor sönderfaller snabbt i stället för att långsamt och stadigt krympa. Ishyllor kollapsar som svar på långsiktiga miljöförändringar, som orsakar kontinuerlig gallring och krympning. När vissa tröskelvärden överskrids inleds ett katastrofalt sönderfall av ishyllor genom kalvning av isberg. Innan ishyllorna kollapsar genomgår de först en period av långvarig gallring och grundsmältning, vilket gör dem sårbara. Smältvatten som samlas på ytan och tidvattenböjning och plattböjning bidrar sedan alla till snabba kalvningshändelser och ishyllans sönderfall.

Långsiktig gallring och basalavsmältning

Tjockleksförändringar av antarktiska ishyllor. Observera den snabba gallringen av Pine Island Glacier ishyllan i västra Antarktis. Från Pritchard et al., 2012, Nature. Reprinted by permission from Macmillan Publishers Ltd: Nature
(Pritchard et al. 2012), copyright (2012).

Långsiktig gallring från yt- och basalavsmältning förutsätter att ishyllan kollapsar. Negativa massbalanser på biflödesglaciärer kan leda till gallring av glaciärer och ishyllor. Den största gallringen sker där relativt varma havsströmmar kan nå ishyllornas bas genom djupa tråg. Ishyllans struktur verkar vara viktig, med suturer mellan biflödesglaciärer som resulterar i svagare områden med tunnare is, som är känsliga för rifting.

En nyligen genomförd analys av ishyllor över hela Antarktis har visat att smältningshastigheten i basen ligger på cirka 1325 ± 235 gigaton per år, med ett ytterligare kalvningsflöde på 1089 ± 139 gigaton per år. Ishyllornas avsmältning är därför en av de största ablationsprocesserna i Antarktis. Den massiva basalavsmältningen sker dock inte jämnt fördelad över alla ishyllor; de massiva ishyllorna Ronne, Filchner och Ross täcker två tredjedelar av den totala arealen av ishyllor men står bara för 15 % av nettosmältningen. De högsta avsmältningsnivåerna inträffar i stället runt Antarktiska halvön och västra Antarktis, från den norra änden av George VI-isfältet till den västra änden av Getz-isfältet. Dessa ishyllor tunnas också snabbt ut snabbt. På långsamt rörliga ishyllor (t.ex. George VI, Abbot och Wilkins) har nästan all ursprunglig landis smält bort inom några kilometer från grundläggningslinjen. Hälften av det smältvatten som produceras kommer alltså från endast tio små ishyllor med varma håligheter runt Antarktis sydöstra Stillahavsrand, och dessa tio ishyllor upptar endast 8 % av den totala arealen av ishyllorna. Allt detta kalla vatten som släpps ut i havet har en betydande inverkan på havsisbildningen, vilket resulterar i högre koncentration av havsis runt Antarktis.

Smältningen av ishyllorna runt Pine Island-glaciären i västra Antarktis är oroväckande, eftersom det västantarktiska istäcket är grundat under havsnivån. En kollaps av denna ishylla kan leda till instabilitet i havsisen och snabb global havsnivåhöjning.

Landsat Image Mosaic of Antarctica (LIMA) som visar var de viktigaste ishyllorna finns.

Övergripande avsmältning och dammning

Ökade atmosfäriska temperaturer leder till ytlig avsmältning och dammning på isytan. Katastrofala ishällskollaps tenderar att inträffa efter en relativt varm sommarsäsong med ökad ytavsmältning. Med utgångspunkt i säsongsvariationen för ishyllornas upplösning och den geografiska fördelningen av ishyllornas kollaps nära den sydligt framskridande isotermen på -9 °C verkar det som om ytdammning är nödvändig för att ishyllorna skall kollapsa. Smältvattnet smälter nedåt i ishyllan, vilket orsakar sprickor och leder till snabb kalvning av isberg. Ökat smältvatten på ytan leder också till snömättnad, vilket fyller sprickor med vatten och ökar det hydrostatiska trycket. Infiltration av saltvatten kan också orsaka spricköverdjupning.

Plattböjning och tidvattenböjning

Men smältvattendammning i sig självt förklarar inte den snabba fragmenteringen av ishyllan. Vi måste åberopa en tredje process. Böjning vid ishyllans frontala marginal till följd av tidvattenböjning kan leda till att små sprickor bildas parallellt med isfronten. När de utsätts för ovanstående förhållanden (gallring med rikligt med ytvatten) kan ett tröskelvärde överskridas, vilket leder till att ishyllan snabbt sönderfaller.

När isberg bildas genom ovanstående mekanismer bildas långa, tunna isberg vid isfronten. Dessa isberg kommer att kapsejsa eftersom de är tunnare än de är djupa. Isbergens kapsejsning frigör gravitationspotentiell energi och ökar dragspänningen på ishyllan. Detta kan leda till en kaskad av fragmentering, kapsejsning och isbergsbrott.

Ice shelf buttressing

Interaktioner mellan glaciär och ishylla: I ett stabilt system mellan glaciär och ishylla kompenseras glaciärens nedåtgående rörelse av vattnets flytkraft på hyllans framsida. Varmare temperaturer destabiliserar detta system genom att smörja glaciärens bas och skapa smältdammar som så småningom skär igenom hyllan. När ishyllan drar sig tillbaka till grundläggningslinjen blir den flytkraft som tidigare uppvägde glaciärflödet försumbar, och glaciären ökar farten på sin väg mot havet. Originalbild av Ted Scambos och Michon Scott, National Snow and Ice Data Center.

Insjösocklar som kollapsar bidrar inte direkt till den globala höjningen av havsnivån. Detta beror på att de flyter och att deras smältning därför inte resulterar i en höjning av havsnivån. För att kontrollera detta kan du lägga några iskuber i ett glas och kontrollera vattennivån. Stiger vattnet när ”isbergen” smälter?

Inshyllor spelar dock en mycket viktig roll när det gäller att ”stötta” sina biflödesglaciärer. Glaciärer som matar in i ishyllor hålls tillbaka av ishyllan framför dem. Även små ishyllor spelar en viktig roll när det gäller att reglera flödet från de isströmmar som matas in i dem. Detta har observerats i flera fall, framför allt efter Larsen-isens och Prins Gustav-isens kollaps. På Landsat-bilden av Prince Gustav-isfältet ovan kan man se den snabba glaciärbakgången från 1988 till 2009.

Med glaciärer som tunnas ut, accelererar och drar sig tillbaka till följd av att ishyllor kollapsar transporteras mer is direkt ut i haven, vilket direkt bidrar till havsnivåhöjningen. Havsnivåhöjningen till följd av ishyllornas kollaps är än så länge begränsad, men stora ishyllor som omger några av de större antarktiska glaciärerna kan vara i riskzonen, och deras kollaps skulle leda till ett betydande bidrag till havsnivåhöjningen. Se instabilitet i havsisskiktet för mer information.

Vidare läsning

• Marina istäckens instabilitet
• George VI ishylla
• Ishyllor: Den dolda villan
• Höjning av havsnivån
• Glaciärer i Patagonien
• Glaciärer på Antarktiska halvön
• Glaciärer och klimatet förändring
• Antarktis bidrag till den globala havsnivåhöjningen
• Den växande sprickan på Larsen C ishyllan

Gå till toppen eller hoppa till Instabilitet i marina istäcken.

Gå till toppen eller hoppa till Instabilitet i havsisen.